O asento deslizante transversal é un compoñente crucial da máquina-ferramenta, caracterizado por unha estrutura complexa e varios tipos. Cada interface do asento deslizante do travesaño correspóndese directamente cos seus puntos de conexión do travesaño. Non obstante, ao pasar dun carro universal de cinco eixes a un carro de corte pesado de cinco eixes, os cambios ocorren simultáneamente no asento da corredeira, a viga transversal e a base do carril guía. Anteriormente, para satisfacer as demandas do mercado, había que redeseñar compoñentes grandes, o que provocou longos prazos de entrega, custos elevados e escasa intercambiabilidade.
Para solucionar este problema, deseñouse unha nova estrutura de asento deslizante transversal para manter o mesmo tamaño de interface externa que a interface universal. Isto permite a instalación da corredera de corte de cinco eixes de alta resistencia sen esixir cambios na viga transversal ou outros compoñentes estruturais grandes, ao tempo que satisface os requisitos de rixidez. Ademais, as melloras na tecnoloxía de procesamento melloraron a precisión da fabricación do asento deslizante transversal. Este tipo de optimización estrutural, xunto cos seus métodos de procesamento asociados, recoméndase para a súa promoción e aplicación na industria.
1. Introdución
É sabido que o tamaño da potencia e do par afectan á forma da sección transversal da instalación dunha cabeza de cinco eixes. O asento deslizante do feixe, que está equipado cunha corredera universal de cinco eixes, pódese conectar ao feixe modular universal mediante un carril lineal. Non obstante, a sección transversal de instalación dunha corredera de corte de cinco eixes de alta potencia e alto par é máis dun 30 % maior que a dunha corredera universal convencional.
Como resultado, son necesarias melloras no deseño do asento deslizante da viga. Unha innovación fundamental neste redeseño é a posibilidade de compartir o mesmo feixe co asento deslizante do raio universal de cinco eixes. Este enfoque facilita a construción dunha plataforma modular. Ademais, mellora a rixidez xeral ata certo punto, acurta o ciclo de produción, reduce significativamente os custos de fabricación e permite unha mellor adaptación aos cambios do mercado.
Introdución á estrutura do asento deslizante de viga de tipo batch convencional
O sistema convencional de cinco eixes consta principalmente de compoñentes grandes como o banco de traballo, o asento do carril de guía, a viga, o asento de corredera de viga e a corredera de cinco eixes. Esta discusión céntrase na estrutura básica do asento deslizante da viga, como se ilustra na Figura 1. Os dous conxuntos de asentos deslizantes da viga son simétricos e consisten en placas de apoio superior, media e inferior, que ascenden a un total de oito compoñentes. Estes asentos deslizantes de vigas simétricas enfróntanse entre si e suxeitan as placas de apoio, o que dá como resultado un asento deslizante de vigas en forma de "boca" cunha estrutura que abrangue (consulte a vista superior da Figura 1). As dimensións indicadas na vista principal representan a dirección de desprazamento da viga, mentres que as dimensións da vista esquerda son críticas para a conexión coa viga e deben respectar tolerancias específicas.
Desde o punto de vista dun asento deslizante de viga individual, para facilitar o procesamento, os seis grupos superiores e inferiores de superficies de conexión de control deslizante na unión en forma de "I", que presentan unha parte superior ancha e un medio estreito, concéntranse nunha única superficie de procesamento. Esta disposición garante que se poidan conseguir varias precisións dimensionais e xeométricas mediante un procesamento fino. Os grupos superior, medio e inferior de placas de soporte serven só como soporte estrutural, polo que son sinxelos e prácticos. As dimensións da sección transversal da diapositiva de cinco eixes, deseñada coa estrutura envolvente convencional, son actualmente de 420 mm × 420 mm. Ademais, poden producirse erros durante o procesamento e a montaxe da diapositiva de cinco eixes. Para acomodar os axustes finais, as placas de soporte superior, media e inferior deben manter ocos na posición pechada, que posteriormente se enchen con moldaxe por inxección para crear unha estrutura de bucle pechado endurecida. Estes axustes poden introducir erros, en particular no asento deslizante da viga transversal envolvente, como se ilustra na Figura 1. As dúas dimensións específicas de 1050 mm e 750 mm son fundamentais para conectar coa viga transversal.
Segundo os principios do deseño modular, estas dimensións non se poden alterar para manter a compatibilidade, o que restrinxe indirectamente a expansión e adaptabilidade do asento deslizante transversal. Aínda que esta configuración pode satisfacer as demandas dos clientes en certos mercados temporalmente, non se aliña coas necesidades do mercado en rápida evolución actual.
Vantaxes da estrutura innovadora e tecnoloxía de procesamento
3.1 Introdución á Estrutura Innovadora
A promoción de aplicacións no mercado proporcionou á xente unha comprensión máis profunda do procesamento aeroespacial. A crecente demanda de alto par e alta potencia en pezas de procesamento específicas provocou unha nova tendencia na industria. En resposta a esta demanda, desenvolveuse un novo asento deslizante de viga transversal deseñado para o seu uso cunha cabeza de cinco eixes e cunha sección transversal maior. O obxectivo principal deste deseño é abordar os retos asociados aos procesos de corte pesados que requiren un alto par e potencia.
A estrutura innovadora deste novo asento de travesía está ilustrada na figura 2. Clasifícase de forma similar a un tobogán universal e consta de dous conxuntos de asentos de travesaños simétricos, xunto con dous conxuntos de placas de apoio superior, media e inferior, formando todos un estrutura de tipo abarcando integral.
Unha distinción fundamental entre o novo deseño e o modelo tradicional reside na orientación do asento deslizante transversal e das placas de apoio, que se xiraron 90° en comparación cos deseños convencionais. Nos asentos deslizantes tradicionais, as placas de apoio teñen principalmente unha función de apoio. Non obstante, a nova estrutura integra superficies de instalación de correderas nas placas de apoio superior e inferior do asento deslizante da viga transversal, creando unha estrutura dividida a diferenza da do modelo convencional. Este deseño permite axustar e axustar con precisión as superficies de conexión do cursor superior e inferior para garantir que sexan coplanares coa superficie de conexión do cursor no asento deslizante do travesaño.
A estrutura principal está composta agora por dous conxuntos de asentos de travesaños simétricos, coas placas de apoio superior, media e inferior dispostas en forma de "T", cunha parte superior máis ancha e unha inferior máis estreita. As dimensións de 1160 mm e 1200 mm no lado esquerdo da Figura 2 esténdense na dirección da viaxe da viga transversal, mentres que as dimensións compartidas clave de 1050 mm e 750 mm seguen sendo consistentes coas do asento deslizante convencional.
Este deseño permite que o novo asento deslizante transversal comparta completamente o mesmo travesaño aberto que a versión convencional. O proceso patentado que se usa para este novo asento de travesía consiste en encher e endurecer o espazo entre a placa de apoio e o asento de travesías mediante moldaxe por inxección, formando así unha estrutura integral que abrangue que pode acomodar un carro de corte de cinco eixes de 600 mm x 600 mm. .
Tal e como se indica na vista esquerda da Figura 2, as superficies de conexión superior e inferior do cursor do asento deslizante transversal que asegura a corredera de corte de cinco eixes crean unha estrutura dividida. Debido a posibles erros de procesamento, a superficie de posicionamento do control deslizante e outros aspectos de precisión dimensional e xeométrica poden non estar no mesmo plano horizontal, o que complica o procesamento. En vista diso, implementáronse melloras de procesos adecuadas para garantir a precisión de montaxe cualificada para esta estrutura dividida.
3.2 Descrición do proceso de moenda coplanar
O semiacabado dun asento deslizante dunha soa viga complétase cunha fresadora de precisión, deixando só o exceso de acabado. Cómpre explicalo aquí e só se explica detalladamente o acabado de moenda. O proceso de moenda específico descríbese do seguinte xeito.
1) Dous asentos deslizantes de viga simétrica están suxeitos a moenda de referencia dunha soa peza. A ferramenta móstrase na figura 3. A superficie de acabado, denominada superficie A, serve como superficie de posicionamento e está fixada na rectificadora do carril guía. A superficie de referencia B e a superficie de referencia do proceso C están rectificadas para garantir que a súa precisión dimensional e xeométrica cumpra os requisitos especificados no debuxo.
2) Para abordar o desafío de procesar o erro non coplanar na estrutura mencionada anteriormente, deseñamos especificamente catro ferramentas de bloque de igual altura de soporte fixo e dúas ferramentas de bloque de igual altura de soporte inferior. O valor de 300 mm é fundamental para as medidas de altura igual e debe procesarse segundo as especificacións indicadas no debuxo para garantir unha altura uniforme. Isto móstrase na figura 4.
3) Dous conxuntos de asentos deslizantes de vigas simétricas suxéitanse cara a cara usando ferramentas especiais (ver Figura 5). Catro conxuntos de bloques de soporte fixos de igual altura están conectados aos asentos deslizantes da viga a través dos seus orificios de montaxe. Ademais, dous conxuntos de bloques de soporte inferiores de igual altura están calibrados e fixados xunto coa superficie de referencia B e a superficie de referencia do proceso C. Esta configuración garante que ambos conxuntos de asentos de correderas de viga simétrica estean situados a unha altura igual en relación ao superficie de apoio B, mentres que a superficie de referencia do proceso C se utiliza para verificar que os asentos de correderas da viga estean correctamente aliñados.
Despois de que se complete o procesamento coplanar, as superficies de conexión deslizante de ambos os conxuntos de asentos de correderas de vigas serán coplanares. Este procesamento realízase nunha única pasada para garantir a súa precisión dimensional e xeométrica.
A continuación, o conxunto dáse a volta para suxeitar e colocar a superficie procesada previamente, permitindo a moenda da outra superficie de conexión deslizante. Durante o proceso de rectificado, todo o asento deslizante da viga, asegurado pola ferramenta, é rectificado nunha única pasada. Este enfoque garante que cada superficie de conexión deslizante alcance as características coplanares desexadas.
Comparación e verificación dos datos da análise de rixidez estática do asento de corredera da viga
4.1 División da forza de fresado plano
No corte de metal, oTorno de fresado CNCforza durante o fresado plano pódese dividir en tres compoñentes tanxenciais que actúan sobre a ferramenta. Estas forzas dos compoñentes son indicadores cruciais para avaliar a rixidez de corte das máquinas ferramenta. Esta verificación de datos teóricos é consistente cos principios xerais das probas de rixidez estática. Para analizar as forzas que actúan sobre a ferramenta de mecanizado, empregamos o método de análise de elementos finitos, que nos permite transformar probas prácticas en avaliacións teóricas. Este enfoque utilízase para avaliar se o deseño do asento deslizante da viga é apropiado.
4.2 Lista de parámetros de corte pesado do plano
Diámetro de corte (d): 50 mm
Número de dentes (z): 4
Velocidade do eixo (n): 1000 rpm
Velocidade de avance (vc): 1500 mm/min
Ancho de fresado (ae): 50 mm
Profundidade de corte posterior de fresado (ap): 5 mm
Avance por revolución (ar): 1,5 mm
Avance por dente (de): 0,38 mm
A forza de fresado tanxencial (fz) pódese calcular coa fórmula:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Isto resulta nunha forza de \( fz = 3963,15 \, N \).
Considerando os factores de fresado simétricos e asimétricos durante o proceso de mecanizado, temos as seguintes forzas:
- FPC (forza na dirección do eixe X): \( fpc = 0,9 \times fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (forza na dirección do eixe Z): \( fcf = 0,8 \times fz = 3170,52 \, N \)
- FP (forza na dirección do eixe Y): \( fp = 0,9 \times fz = 3566,84 \, N \)
Onde:
- FPC é a forza na dirección do eixe X
- FCF é a forza na dirección do eixe Z
- FP é a forza na dirección do eixe Y
4.3 Análise estática de elementos finitos
As dúas láminas de corte de cinco eixes necesitan unha construción modular e deben compartir o mesmo feixe cunha interface de apertura compatible. Polo tanto, a rixidez do asento deslizante da viga é fundamental. Sempre que o asento deslizante do feixe non experimente un desprazamento excesivo, pódese deducir que o feixe é universal. Para garantir os requisitos de rixidez estática, recolleranse os datos de corte relevantes para realizar unha análise comparativa de elementos finitos sobre o desprazamento do asento da corredera da viga.
Esta análise realizará simultáneamente análises estáticas de elementos finitos en ambos os conxuntos de asentos deslizantes de viga. Este documento céntrase especificamente nunha análise detallada da nova estrutura do asento deslizante da viga, omitindo os detalles específicos da análise orixinal do asento deslizante. É importante ter en conta que, aínda que a máquina universal de cinco eixes non pode manexar cortes pesados, as inspeccións de corte pesado de ángulo fixo e a aceptación de corte a alta velocidade para pezas "S" adoitan realizarse durante as probas de aceptación. O par de corte e a forza de corte nestes casos poden ser comparables aos de corte pesado.
Con base en anos de experiencia de aplicación e condicións de entrega reais, o autor cre que outros grandes compoñentes da máquina universal de cinco eixes cumpren plenamente os requisitos de resistencia ao corte pesado. Polo tanto, realizar unha análise comparativa é tanto lóxico como rutinario. Inicialmente, cada compoñente simplifícase eliminando ou comprimindo orificios roscados, radios, chafláns e pequenos pasos que poderían afectar á división da malla. A continuación engádense as propiedades do material relevante de cada parte e impórtase o modelo á simulación para a análise estática.
Na configuración de parámetros para a análise, só se conservan os datos esenciais como a masa e o brazo de forza. O asento integral de correderas de viga inclúese na análise da deformación, mentres que outras pezas como a ferramenta, o cabezal de mecanizado de cinco eixes e a corredera de cinco eixes de corte pesado considéranse ríxidas. A análise céntrase no desprazamento relativo do asento deslizante da viga baixo forzas externas. A carga externa incorpora a gravidade e unha forza tridimensional aplícase á información simultáneamente. A información sobre ferramentas debe definirse de antemán como a superficie de carga de forza para replicar a lonxitude da ferramenta durante o mecanizado, ao tempo que se asegura que a corredera estea situada ao final do eixe de mecanizado para obter o máximo apalancamento, simulando de preto as condicións reais de mecanizado.
Ocompoñente de aluminios están interconectadas mediante un método de "contacto global (-xunta-)" e as condicións de contorno establécense a través da división de liñas. A área de conexión do feixe móstrase na Figura 7, coa división da cuadrícula que se mostra na Figura 8. O tamaño máximo da unidade é de 50 mm, o tamaño mínimo da unidade é de 10 mm, o que resulta nun total de 185.485 unidades e 367.989 nós. O diagrama da nube de desprazamento total preséntase na Figura 9, mentres que os tres desprazamentos axiais nas direccións X, Y e Z represéntanse nas Figuras 10 a 12, respectivamente.
As dúas láminas de corte de cinco eixes necesitan unha construción modular e deben compartir o mesmo feixe cunha interface de apertura compatible. Polo tanto, a rixidez do asento deslizante da viga é fundamental. Sempre que o asento deslizante do feixe non experimente un desprazamento excesivo, pódese deducir que o feixe é universal. Para garantir os requisitos de rixidez estática, recolleranse os datos de corte relevantes para realizar unha análise comparativa de elementos finitos sobre o desprazamento do asento da corredera da viga.
Esta análise realizará simultáneamente análises estáticas de elementos finitos en ambos os conxuntos de asentos deslizantes de viga. Este documento céntrase especificamente nunha análise detallada da nova estrutura do asento deslizante da viga, omitindo os detalles específicos da análise orixinal do asento deslizante. É importante ter en conta que, aínda que a máquina universal de cinco eixes non pode manexar cortes pesados, as inspeccións de corte pesado de ángulo fixo e a aceptación de corte a alta velocidade para pezas "S" adoitan realizarse durante as probas de aceptación. O par de corte e a forza de corte nestes casos poden ser comparables aos de corte pesado.
Con base en anos de experiencia de aplicación e condicións de entrega reais, o autor cre que outros grandes compoñentes da máquina universal de cinco eixes cumpren plenamente os requisitos de resistencia ao corte pesado. Polo tanto, realizar unha análise comparativa é tanto lóxico como rutinario. Inicialmente, cada compoñente simplifícase eliminando ou comprimindo orificios roscados, radios, chafláns e pequenos pasos que poderían afectar á división da malla. A continuación engádense as propiedades do material relevante de cada parte e impórtase o modelo á simulación para a análise estática.
Na configuración de parámetros para a análise, só se conservan os datos esenciais como a masa e o brazo de forza. O asento integral de correderas de viga inclúese na análise da deformación, mentres que outras pezas como a ferramenta, o cabezal de mecanizado de cinco eixes e a corredera de cinco eixes de corte pesado considéranse ríxidas. A análise céntrase no desprazamento relativo do asento deslizante da viga baixo forzas externas. A carga externa incorpora a gravidade e unha forza tridimensional aplícase á información simultáneamente. A información sobre ferramentas debe definirse de antemán como a superficie de carga de forza para replicar a lonxitude da ferramenta durante o mecanizado, ao tempo que se asegura que a corredera estea situada ao final do eixe de mecanizado para obter o máximo apalancamento, simulando de preto as condicións reais de mecanizado.
Ocompoñentes torneados de precisiónestán interconectados mediante un método de "contacto global (-xunta-)" e as condicións de contorno establécense mediante a división de liñas. A área de conexión do feixe móstrase na Figura 7, coa división da cuadrícula que se mostra na Figura 8. O tamaño máximo da unidade é de 50 mm, o tamaño mínimo da unidade é de 10 mm, o que resulta nun total de 185.485 unidades e 367.989 nós. O diagrama da nube de desprazamento total preséntase na Figura 9, mentres que os tres desprazamentos axiais nas direccións X, Y e Z represéntanse nas Figuras 10 a 12, respectivamente.
Despois de analizar os datos, o gráfico de nubes foi resumido e comparado na Táboa 1. Todos os valores están a 0,01 mm entre si. En base a estes datos e a experiencia previa, cremos que a viga transversal non experimentará distorsión ou deformación, o que permite o uso dunha viga transversal estándar na produción. Tras unha revisión técnica, esta estrutura foi aprobada para a produción e superou con éxito a proba de corte de aceiro. Todas as probas de precisión das pezas de proba "S" cumpriron os estándares esixidos.
Se queres saber máis ou facer unha consulta, póñase en contactoinfo@anebon.com
Fabricante de China de alta precisión epezas de mecanizado CNC de precisión, Anebon está a buscar a oportunidade de coñecer a todos os amigos do país e do estranxeiro para unha cooperación gaña-gañou. Anebon espera sinceramente ter unha cooperación a longo prazo con todos vós sobre a base do beneficio mutuo e do desenvolvemento común.
Hora de publicación: 06-novembro-2024